Керамика на основе оксида алюминия: свойства, преимущества и перспективы в литье керамики под давлением

Вы, возможно, слышали, что керамика из оксида алюминия является самым популярным промышленным материалом, используемым в литье керамики под давлением (CIM). И если вы не очень разбираетесь в технических вопросах, вы, возможно, отложили свое исследование этого популярного материала.

Но теперь, когда пришло ваше время, мы можем только сделать приключение понятным и лишенным жаргона.

Давайте рассмотрим керамику на основе оксида алюминия в CIM.

Что такое алюмооксидная керамика?

Оксид алюминия или керамика на основе оксида алюминия — это долговечные, характерно твердые, устойчивые к коррозии материалы, которые оптимально работают при экстремальных температурах. Они демонстрируют невероятные свойства, которые являются относительно выдающимися и пользуются большим спросом в современных производственных системах.

Керамика из оксида алюминия является технической керамикой, учитывая ее невероятную цену и соотношение свойств и производительности. Она имеет различные сорта в зависимости от концентрации оксида алюминия, которая варьируется от 70 до 99,9%. Чем выше концентрация оксида алюминия, тем прочнее, более устойчиво и выше производительность.

Керамика на основе оксида алюминия подвергается воздействию жестких условий в процессе литья керамики под давлением, что позволяет получить чрезвычайно сложные конструкции и формы.

Давайте рассмотрим это поближе!

Соединение Al2O3

Керамика из оксида алюминия производится из оксид алюминия (Al2O3) и используется в различных высокопроизводительных промышленных приложениях. Это высокостойкий материал, который может выдерживать температуры до 2000°C.

Следовательно, он проявляет устойчивость к химической коррозии, эрозии и износу.

Материал может быть обработан в криогенные условия при этом не теряя своих механических и химических свойств.

Например, керамика Al2O3 очень популярна в биомедицине из-за своих биоинертных свойств. Это означает, что она практически не реагирует с тканями человека, что обычно вызывает аллергические реакции. Таким образом, она широко используется в стоматологии, ортопедии и других видах лечения, которые подразумевают контакт с тканями человека.

А как насчет высокопроизводительных промышленных приложений?

Соединение Al2O3 оптимально работает в промышленных процессах, которые подразумевают очень высокие или низкие температуры с абразивным воздействием. Оно в основном предпочтительнее из-за своей способности адаптироваться к различным потребностям высококлассной промышленности и работать просто хорошо.

Например, компания, нуждающаяся в химически инертный в сочетании со средними свойствами теплопередачи лучше с оксидом алюминия, чем с цирконием. Последний усиливает теплопередачу до экстремальных уровней.

С помощью алюмооксидной керамики можно также решить множество общих проблем, связанных с газопроницаемостью, механической целостностью, высокой плотностью и соотношением цены и производительности.

Химическая структура оксида алюминия

Соединение Al2O3 извлекается из встречающегося в природе боксит и корунд. Оксид алюминия является незаменимым сырьем в таких отраслях, как биомедицина, электроизоляция, электроника и шлифовальные машины.

Сложный процесс извлечения глинозема является явным признаком высокоэффективного соединения. Он в основном образуется путем соединения кислорода и молекул алюминия.

Молекулы образуют различные химические структуры, причем наиболее заметными являются гамма- и альфа-оксид алюминия. Однако альфа-оксид алюминия является единственным термодинамически стабильный фаза, характеризующаяся гексагональной плотноупакованной структурой.

1. Альфа-оксид алюминия

Альфа-тип обладает очень большой энергией решетки благодаря плотно упакованным ионам кислорода, которые окружают симметрично распределенные ионы Al3+.

Характеризуется высокой температурой плавления и кипения. В высокочистом виде используется для синтеза искусственного рубина, сапфира и корунда.

2. Гамма-оксид алюминия

Структура ионов гамма-типа образует октаэдрические и тетраэдрические зазоры. Образующиеся при температуре от 140 до 150℃, ионы кислорода присоединяются к нерегулярно распределенному Al3+.

Эта фаза нерастворима в воде, но может реагировать на сильные кислотные и щелочные условия. Поэтому она характерно пористая с высокой активностью и сильным адсорбционная способность.

Керамические свойства оксида алюминия

Для производства алюмооксидной керамики производители используют белый, шелковистый и плотный порошок, который по составу напоминает поваренную соль. Однако порошок немного зернистый и очень мелкий. Оксид алюминия подразделяется на три группы в зависимости от концентрации соды, железа и кремния.

Прокаленный глинозем имеет чистоту 99% и уровень твердости 9 по шкале Мооса. В то время как пластинчатый глинозем образуется при нагревании прокаленного глинозема до 1600°C. Он обладает высокой теплоемкостью и огнеупорными свойствами.

Гидроксид алюминия в основном используется в глазурных суспензиях и в качестве клея.

Физические свойства алюмооксидного керамического материала

Высокая термостойкость керамики из оксида алюминия является красноречивым признаком ее невероятной прочности при высоких температурах. Большинство металлов теряют структурную целостность при понижении температуры до нормальной. Однако керамика из оксида алюминия устойчива к колебаниям температуры.

Оксид алюминия демонстрирует впечатляющие тепловые и диэлектрические свойства. Материал проявляет высокое тепловое сопротивление и препятствует тепловому удару. Это идеальный изоляционный материал, поскольку он препятствует прохождению электрического тока.

Механические свойства керамики на основе оксида алюминия

Керамика из оксида алюминия демонстрирует очень высокую твердость, плотность, прочность на растяжение и сжатие. Этот усовершенствованный материал занимает второе место после алмаза по твердости по Роквеллу и по шкале Мооса.

Поэтому его используют для изготовления подшипников и футеровки мельниц, демонстрируя прочность, которая значительно превосходит прочность деталей из вольфрама и карбида нержавеющей стали.

Испытание механической прочности керамики из оксида алюминия показывает, что материал обладает большой выносливостью и превосходной твердостью. Эта характеристика улучшается с более высокими концентрациями оксида алюминия.

Говоря о плотности, алюмооксидная керамика характеризуется высокой плотностью. Это видно по мелким частицам материала, которые образуют узоры без пустот, отсюда и высокая плотность.

Химические свойства алюмооксидного керамического материала

Глинозем — это:

• Химически стабилен при экстремальных температурах

• Реагирует как с сильными кислотами и щелочами, так и с сильными восстановителями.

• Высокая устойчивость к коррозионным агентам

• Высокая огнеупорность с высокой термостойкостью

• Устойчив к химическому воздействию

• Реагирует с такими химическими веществами, как плавиковая кислота и фосфорная кислота.

Различные марки алюмооксидного керамического материала и их применение

Керамика из оксида алюминия классифицируется в зависимости от количества содержащегося в ней оксида алюминия. Керамический материал считается чистым оксидом алюминия, если в смесь добавлено мало или совсем нет других элементов.

В зависимости от количества других элементов керамический материал может иметь концентрацию оксида алюминия 70–99%+.

Литье керамики под давлением

Керамическое литье под давлением подразумевает тщательное смешивание керамических порошков с органикой с помощью специального смесительного оборудования. Оператор гранулирует смесь в однородные гранулы перед сжижением, где они формуются. Удаление связующего следует за тем, когда форма помещается в печь (настроенную на очень высокие температуры) для удаления связующего вещества.

Оператор подвергает компонент воздействию экстремальных температур в печи, где происходит спекание. Проще говоря, компонент уплотняется по мере уменьшения своего объема. Этот процесс дает гладкие керамические изделия, на изготовление которых в других производственных процессах может потребоваться больше времени и бюджета.

CIM — это надежный метод производства, где требуется качественная повторяемость и высокая сложность изделий.

Связующие вещества — это полимеры или воски, которые помогают сделать керамические порошки формуемыми. Производитель может создавать сложные конструкции и формы только тогда, когда керамические порошки преобразуются в формуемое сырье.

Некоторые керамические порошки не могут выдерживать высокие температуры без потери своих физических и химических свойств. Однако керамика Al2O3 помогает решить эту проблему благодаря своей оптимальной производительности при экстремальных температурах.

Преимущества алюмооксидной керамики при литье керамики под давлением

1. Меньше углеродного следа

Устойчивость керамики из оксида алюминия к высоким температурам повышает выработку энергии. Материал не сгорит при высоких температурах, что в противном случае привело бы к образованию большего количества углекислого газа.

Кроме того, CIM предполагает очень интенсивную обработку, но при этом меньше этапов, чем другие технологии.

Таким образом, когда алюмооксидная керамика производится с использованием этой технологии, она готова к продаже и не требует механической обработки или дополнительных процессов.

2. Хорошая окупаемость инвестиций

Оксид алюминия и другие элементы, используемые в производстве алюмооксидной керамики, легкодоступны. Легкость доступа к этим видам сырья обеспечивает им относительно дружественную цену, сокращая расходы на доставку и транзитное время.

Керамика из оксида алюминия отливается в сложные, изысканные конструкции, которые продаются за их эстетическую привлекательность. Таким образом, вы можете получить любые сложные и уникальные формы и расширить свою нишу среди нынешнего мирового эстетического помешательства.

3. Применения с высокой прочностью

Одним из самых впечатляющих качеств керамики из оксида алюминия является ее широкое применение в отраслях промышленности, где требуется высокая прочность. Структурные, механические и термические свойства материалов позволяют использовать их в различных отраслях, где требуется высокая производительность.

Это означает, что им нужен материал, который был бы относительно легким и прослужил бы достаточно долго до замены. Керамика из оксида алюминия обладает всеми этими качествами.

4. Разнообразие промышленных применений

Алюмооксидная керамика широко используется в следующих отраслях:

• Аэрокосмическая промышленность

• Ортопедия и зубное протезирование

• Абразивы для обработки и вставки режущего инструмента

• Электроника и электрические устройства как изолирующие компоненты

• Коррозионно- и износостойкие компоненты в клапанах и насосах

• Керамические подшипники и уплотнения

Исследование рынка и футуризм керамики Al2O3 в CIM

Недавние исследования пытался сделать керамику Al2O3 экологически чистым материалом. Исследователи пытаются объединить наполнители на основе Al2O3 с ПЭГ и CAB минимизирует углеродный след, связанный с CIM.

Возрождение нанотехнологий также охватывает системы CIM. Исследователи ищут способы улучшить механическую прочность и термическую стойкость керамических компонентов. Один из найденных ими способов — использование наночастиц оксида алюминия.

Таким образом, актуальность керамики Al2O3 может еще больше возрасти в аэрокосмической и автомобильной промышленности.

В соответствии с Исследование рынкарынок Al2O3 может вырасти до 35,4 млрд долларов США к 2030 году. Сейчас самое время заняться этим футуристическим материалом!

Сделайте смелые шаги в будущее вместе с нами!

ВЕЛИКОЛЕПНЫЙ является успешным поставщиком передовой керамики с футуристическим видением. Мы включаем как модные, так и традиционные системы производства керамики для обычных и индивидуальных потребностей. Благодаря превосходному обслуживанию клиентов мы гарантируем удовлетворение ваших потребностей в керамике, позиционируя вас на более успешном пути.

Поговорите с нами сегодня и займите свое место на рынке Al2O3 как сейчас, так и в будущем.